Equilíbrio Químico-apresentação

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Equilíbrio Químico
Reações Reversíveis
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Muitas reações ocorrem completamente, ou seja, até que pelo menos um dos reagentes seja totalmente consumido. Um exemplo desse tipo de reação é a que acontece quando queimamos um palito de fósforo.
Portanto existem sistemas, no entanto, em que as reações direta e inversa ocorrem simultaneamente. Esses sistemas são denominados reversíveis e representados por . . Essa situação acontece tanto em processos químicos como em processos físicos. Um exemplo de processo reversível é o que ocorre com a água líquida contida num frasco fechado. Nesse sistema, temos moléculas de água passando continuamente do estado líquido para o de vapor e do de vapor para o líquido
Quando a velocidade de vaporização (vd) se iguala à de condensação (vi), dizemos que o sistema atingiu o equilíbrio. Graficamente, podemos representar esse e outros equilíbrios por:
CONSTANTE DE EQUILÍBRIO EM TERMOS DE CONCENTRAÇÃO (Kc)
O cálculo da constante de equilíbrio envolve uma relação entre os participantes do produto e do reagente de uma reação química que se encontra em equilíbrio. Uma reação está em equilíbrio sempre que a velocidade da reação direta (para a direita) é igual à da reação inversa (para a esquerda).
A constante do equilíbrio pode ser calculada por meio das concentrações em mol/L, sendo chamada, por isso, de Kc. Para calcular o Kc, basta montar a expressão do equilíbrio e utilizar os valores das concentrações molares dos participantes, desde que elas estejam no equilíbrio.
Considere este equilíbrio:
A expressão do Kc deve apresentar a multiplicação das concentrações dos produtos (C, D) elevadas aos seus respectivos expoentes (c,d) e divididas pela multiplicação das concentrações dos reagentes (A,B) elevadas aos seus respectivos expoentes (a, b):
OBS.: Se alguns dos participantes estiver no estado sólido ou no estado líquido, jamais participará do cálculo do Kc
Veja exemplos de representação do Kc em equilíbrios homogêneos e heterogêneos:
Em equilíbrios que ocorrem em meio aquoso, no qual um dos participantes é a água líquida, a concentração da água, em mol/L, não varia; portanto, ela não fará parte da constante de equilíbrio. No equilíbrio:
(PUC-SP) Em determinadas condições de temperatura e pressão, existe 0,5 mol/L de N2O4 em equilíbrio com 2 mol/L de NO2, segundo a equação N2O4(g)  2 NO2(g). Qual o valor da constante (Kc) desse equilíbrio, nas condições da experiência?
Exemplos:
(PUC-SP) Em determinadas condições de temperatura e pressão, existe 0,5 mol/L de N2O4 em equilíbrio com 2 mol/L de NO2, segundo a equação N2O4(g)  2 NO2(g). Qual o valor da constante (Kc) desse equilíbrio, nas condições da experiência?
Kc= [ NO2]2
 [N2O4]1
Kc=( 2)2 = 4 = 8mol/L
 (0,5) 0,5
. Escreva as expressões das constantes de equilíbrio em termos de concentração (Kc) e pressão (Kp):
 a) 2 NH3(g)  N2(g) + 3 H2(g) 
 Kc= [N2]1 x [H2]3 Homogêneo
 [NH3]2
b) 3 Fe(s) + 4 H2O(g) Fe3O4(s) + 4 H2(g)
Kc= [H2]4 Heterogêneo 
 [H2O]4
INTERPRETAÇÃO DO VALOR DE Kc E EXTENSÃO DA REAÇÃO
Considere as seguintes situações de equilíbrio e as respectivas constantes:
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QUOCIENTE DE EQUILÍBRIO (Qc)
O quociente de equilíbrio, simbolizado por Qc, é uma grandeza usada no estudo do equilíbrio químico com o principal objetivo de determinar se a reação já atingiu o equilíbrio, ou seja, se a velocidade da reação direta está igual à velocidade da reação inversa..
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Vamos considerar o equilíbrio a seguir, a 100 ºC e o valor da sua constante igual a 0,2:
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Vunesp-SP) O equilíbrio gasoso N2O4 2 NO2 apresenta, a uma dada temperatura, constante de equilíbrio Kc = 2. Nesta temperatura foram feitas duas misturas diferentes, A e B, cada uma acondicionada em recipiente fechado, isolado e distinto. As condições iniciais estão mostradas na tabela a seguir: 
a)Efetue os cálculos necessários e conclua se a mistura A se encontra ou não em situação de equilíbrio. 
b) Efetue os cálculos necessários e conclua se a mistura B se encontra ou não em situação de equilíbrio. 
a) Qc= [ NO2]2 = ( 2.10-2 )2 = 4. 10-4
 [ N 2O4] (2.10-4)1 2.10-4
Qc=2 , então Qc= 1 , portanto o sistema está
 Kc
em equílibrio.
b) Qc= [ NO2]2 = ( 2.10-1 )2 = 4. 10-2 = 0,04
 [ N 2O4] (1.10-3)1 1.10-3 0,001
Qc=40, então, Qc= 40 =20, portanto o sistema
 Kc 2
não está em equílibrio, Qc> Kc, ou seja, N 2O4 
tem que aumentar e NO2 diminui.
CONSTANTE DE EQUILÍBRIO EM TERMOS DE PRESSÃO
Até agora, a expressão do equilíbrio foi dada em termos de concentração em mol/L (Kc). No entanto, em equilíbrios nos quais pelo menos um dos participantes é um gás, a constante de equilíbrio pode ser expressa em termos de pressões parciais dos gases envolvidos e, nesse caso, será representada por Kp
Assim, as expressões de Kc e Kp para os equilíbrios a seguir são dadas por:
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Ex:
Os óxidos de nitrogênio desempenham um papel chave na formação do smog fotoquímico. A queima de combustíveis à alta temperatura é a principal fonte de óxidos de nitrogênio. Quantidades detectáveis de óxidos nítricos são produzidas pela reação em equilíbrio:
N2 ( g) + O2 ( g) + 180,8 Kj ↔2 NO( g)
Supondo o sistema em equilíbrio e que numa determinada temperatura as pressões parciais dos gases em equilíbrio são iguais a: PNO = 0,1 atm; PN2 = 0,2 atm; PO2 = 0,01 atm, indique o valor correto da constante de equilíbrio (Kp).
a) 0,2. b) 4. c) 5. d) 40. e)50.
N2 ( g) + O2 ( g) + 180,8 Kj ↔2 NO( g)
Kp=[NO]2 
 [N2] x [O2]
Kp= ( 0,1)2
 (0,2) x(0,01)
Kp= 0,01
 0,002
Kp=5atm
Os óxidos de nitrogênio desempenham um papel chave na formação do smog fotoquímico. A queima de combustíveis à alta temperatura é a principal fonte de óxidos de nitrogênio. Quantidades detectáveis de óxidos nítricos são produzidas pela reação em equilíbrio:
N2 ( g) + O2 ( g) + 180,8 Kj ↔2 NO( g)
Supondo o sistema em equilíbrio e que numa determinada temperatura as pressões parciais dos gases em equilíbrio são iguais a: PNO = 0,1 atm; PN2 = 0,2 atm; PO2 = 0,01 atm, indique o valor correto da constante de equilíbrio (Kp).
a) 0,2. b) 4. c) 5. d) 40. e)50.
Para o sistema em equilíbrio:
CaCO3(S)CaO(s) + CO2(g)
O valor da constante de equilíbrio de Kp é calculado pela expressão:
a)Kp=PCaO b) Kp= PCO2
 PCaCO3
c)Kp=PCao .PCO2 d)Kp=PCaCO3
 PCaCO3 PCaO.PCO2
e) Kp= PCaO.PCO2
Para o sistema em equilíbrio:
CaCO3(S)CaO(s) + CO2(g)
O valor da constante de equilíbrio de Kp é calculado pela expressão:
a)Kp=PCaO b) Kp= PCO2
 PCaCO3
c)Kp=PCao .PCO2 d)Kp=PCaCO3
 PCaCO3 PCaO.PCO2
e) Kp= PCaO.PCO2
Dois sistemas gasosos em equilíbrio, cujas constantes de equilíbrio são dadas pelas expressões (I) e (II) a seguir
I )Kc= [Cl2]2 [H2O]2 II) Kc=[N2][CO2]4
 [HCl]4[O2] [NO2]2[CO]4
Nessas condições
a)Escreva a equação química para cada um dos sistemas em equilíbrio. 
Kc=P 
 R
I) 4HCl + O2 2Cl2 + 2H2O
II) 2NO2 + 4CO N2 + 4CO2